 |
Курс лекции по 3D печати. Знакомство с технологией. Принтеры FDM. Экструдер. Кинематика 3d-принтера.
|
|
|
|
Курс лекции по 3D печати.
Знакомство с технологией.
Терминология
Для разговора на эту новую для некоторых тему, я считаю важным в первую очередь говорить с вами на одном языке. Для этого даю этот небольшой словарь терминов и понятий.
Аддитивные технологии — технологии создания изделия методом добавления материала. Является альтернативой методу откалывать лишнее. 3D-печать — это частный случай аддитивных технологий
FDM — Fused deposition modeling — Моделирование методом наплавления — сплавление выдавливливаемого расплавленного полимера.
SLA — Stereolithography — Стереолитография — фотополимеризация жидкого полимера с использованием ультрафиолетового лазера либо светодиодами. Встречаются варианты
SLS — Selective laser sintering — селективное лазерное спекание — послойнное спекание порошка (пластикового или металлического) мощным лазером
Экструдер — extruder — часть 3d-принтера, подающая материал в требуемом количестве для печати детали
Филамент — filament — материал для выдавливания/наплавления через экструдер. Обычно пластиковая нить
Слайсер — slicer — Программное обеспечение для расчета движений экструдера и объемов подачи пластика.
Бытовая 3D печать (SLA, FDM).
Общее назначение — быстрое прототипирование. Быстрое усовершенствование изделий. Штучные изделия. Мелкосерийное производство. Массовое повторение неоправданно в виду низкой скорости изготовления. Оправдано изготовление мастер-моделей для быстрого перехода к массовому производству с минимальными затратами.
Для бытового использования наиболее употребляемых технологии
FDM - Цена принтера на начало 2019г начинается около 10000р (150$). Материал — пластиковая нить — около 650р (10$) за килограмм. Детализация модели около 0. 25 мм. Максимальные
|
|
|
размеры превышают сотни миллиметров.
SLA - Цена принтера на 2019 год начинается с 20000р (300$). Материал — жидкая фотополимерная смола — цена от 3000р (50$) за литр. Детализация модели около 50мкм в идеальных условиях.
Требования к исполнителю
3д-принтер пока еще далек от простоты. и требует простейших навыков настройки электроники и обслуживания подвижной механики. Требуется понимание свойств пластиков. И подбор параметров для программы- слайсера.
Технология 3д-печати существует лишь в тесной связи с 3D- моделированием. Без моделирования 3д-принтер — это баловство. Изготовленные изделия зачастую требуют разнообразную пост-обработку: абразивную, химическую и лако-красочную.
Принтеры FDM
Представляет из себя пространственную раму, внутри которой печатающая голова оставляет на рабочем столе тонкую нить из расплавленного пластика. Из нитей составляются объемные изделия.
Все разнообразие бытовых 3D-принтеров сводится к очень малому количеству вариантов: как движется стол, как движется печатающая голова и как осуществляется подача пластика, какие пластики может использовать.
Стол
В 2019 году неподогреваемые столы устарели. Стол может быть текстолитовый или алюминиевый с нагревателем. Алюминий значительно тяжелее, менее подвержен изгибам и лучше распределяет тепло по своей поверхности. В качестве покрытия стола часто используют:
Гладкое стекло/зеркало.
Полимерное покрытие для адгезии.
Магнитные съемные столы. Несовместимы с печатью высокотемпературными пластиков, ABS например.
Не все пластики надежно липнут к покрытию горячего стола. На сегодняшний день, 2019г, наиболее эффективным сочетанием является печать по стеклянной поверхности с применением клея (спиртовые и водные растворы ПВА, ПВП или БФ2).
Экструдер
|
|
|
Экструдер условно делится на печатающую голову и систему подачи (фидер). Фидер тяжелый, печатающая головка легкая.
Экструдер выполненный единым блоком с фидером— называется Direct — прямая подача — выше точность подачи материала, лучше работа с эластичными филаментами, ниже скорость печати (больше вибраций из-за подвижной массы).
Экструдер с раздельным фидером — называется Bowden — раздельная подача — ниже точность подачи филаментов, лучше механика (меньше вибраций при той же скорости).
Функция печати несколькими материалами кратно утяжеляет и усложняет экструдер и тем усиливает дефекты при печати, иногда значительно уменьшает рабочую область. Иногда значительно увеличивает стоимость. В 2019г имеет смысл брать лишь при насущной необходимости. Ведь разными цветами можно печатать и одним экструдером.
При прочих равных, боуден предпочтительнее.
Кинематика 3d-принтера.
Prusa. Иначе «дрыго стол» - жаргонное название из-за особенности движения стола по оси. Самый доступный по цене вариант. Самая хлипкая рама, самая большая подвижная масса (стол с деталью). Отсюда самые большие вибрации во время печати, от того ниже скорость печати, чем у других систем. Наименее компактный размер принтера.
Важно! Для областей печати больше 20*20см рама из массивного алюминиевого профиля почти обязательна. Не оборудован закрытой камерой печати, что делает печать ABS-подобных пластиков более затруднительной задачей.
Видео timelapse на прюше делается со значительной потерей скорости печати.
Ultimaker. Система с опускающимся столом и печатающей головой подвижной в двух осях. Это более дорогой вариант, однако со значительными плюсами: Часто имеет закрытую камеру печати. Имеет меньшую подвижную массу и более высокую жесткость рамы.
Качество изделий и скорость печати выше.
Производные кинематики CoreXY, H-bot - вариации на тему кубической рамы Ultimaker. Используют разные приводные механизмы печатающей головы.
Дельта-принтер. Самая высокая скорость печати при
прочих равных. Значительно опережает декартовы кинематики за счет неподвижного стола. Обязателен производительный процессор (32бит) иначе не справляется с расчетами перемещения эффектора на доступных ей высоких скоростях.
|
|
|
Важно! Данная кинематика ставит высокие требования ко всему: к жесткости рамы, соосности башен и перпендикулярности со столом, к весу подвижной части, производительности процессора, точности изготовления опор и линейных направляющих и т. д. Экономия здесь вылезает боком наиболее сильно. Почти всегда Bowden. Круглый стол. Дельта- принтер имеет нетривиальную логику калибровки горизонтальных перемещений. Наименее применим для печати больших
прямоугольных объектов. Существует вариант Дельта-робот — с высочайшим ресурсом работы механизмов.
Скара-робот. Подвижная рука. Мало применим к FDM, но отлично эксплуатируется с иными инструментами для аддитивных действий.
Разработаны и другие варианты кинематика, для специфических задач. Помимо принтера и филамента вам потребуется
Микрометр/штангенциркуль обязательно с точностью 0. 01мм.
|
|
|
